Расчет фланцевых соединений фонтанной арматуры (второй вариант)

Определение толщины тарелки фланца.

где:

F- сумма расчетных коэффициентов;

δ₁- расчетная толщина прокладки;

n_ф- коэффициент запаса прочности фланца, принимается 2,5;

D_в- диаметр проходного отверстия фланца;

σ_Тф- предел текучести материала фланца;

ψ΄, ψ΄΄- коэффициенты, зависящие от_р, принимаются по графику (рис. 1).

Коэффициент _ропределяется по формуле

где D_нр- расчетный диаметр фланца, определяется по формуле

где:

D_н- наружный диаметр фланца;

z- число шпилек;

d- диаметр отверстия под шпильки.

Сумма расчетных коэффициентов Fопределяется по формуле

последующие члены(А₃, А₄и т.д.) суммы бесконечно малы и поэтому не учитываются.

где:

b- толщина прокладки;

D_нп- внешний диаметр прокладки;

Расчет шпилек на прочность.

Внутренний диаметр резьбы шпильки определяют с учетом изгибающих напряжений и упругопластических деформаций по формуле

где:

n- коэффициент запаса прочности шпильки, принимается 35;

F₀- площадь круга диаметромD_нп.

Полученный размет округляют до ближайшего из приложения 1, без снижения коэффициента запаса прочности.

рис. 2. График функций

6. Расчет запорных устройств.

Пробковые краны

Наибольшее усилие среды, действующее на пробку крана,

Qср = р · Fупл гдер– рабочее давление.

Площадь уплотнительной поверхности Fупл  Dк · Н,

где Н– высота рабочей части пробки,Dк – средний диаметр пробки крана.

Если D₁ – максимальный, аD₂ – минимальный диаметр пробки в уплотнении, то

Dк  0,5 (D₁ + D₂).

Усилие среды прижимает пробку к корпусу и создает силу трения

Т_к = f_к · Qср , гдеf_к - коэффициент трения пробки о корпус, равный 0,1.

Момент, необходимый для поворота пробки крана,

М_к = М_п + М_с .

Здесь М_п – момент трения пробки в корпусе,М_п = 0,5Т_к Dк = 0,5 f_к · Qср Dк .

Момент трения в сальнике М_с может быть определен по формуле

М_с = 0,5 р  d²_c h_м 

где h_м – высота манжеты; - коэффициент трения манжеты о шпиндель,  (0,05 + 0,08).

Прямоточные задвижки.

Если уплотняемая среда находится слева, то левый шибер не нагружен, усилие Q₁ на шпиндель передается лишь через правый шибер. С учетом выталкивающей силыР_о усилие на штоке задвижки будет

Q_{1 =} Q_ср f + Р_о

где f– коэффициент трения, равный 0,1

Q_ср = 0,25  Dк² р

Р_о = 0,25  р d_с²

где Dк – средний диаметр уплотнения шибера задвижки,Dк = 0,5(D_в + D_н), D_в – диаметр уплотнения внутренний,D_н – диаметр уплотнения наружный,d_с – диаметр шпинделя.

Момент для открывания и закрывания задвижки определяют как сумму:

М_кр = М₁ + М₂ + М₃

где М₁ – момент трения в резьбе гайки;

М₁ = 0,5 Q₁ d_ср tg ( + )

где d_ср – средний диаметр резьбы;- угол трения в резьбе, равныйarctg f₁, (f₁ -коэффициент трения в резьбе,f₁  0,15);

 - угол подъема резьбы,  = arctg (в/ d_ср), ( в – шаг резьбы)

М₂ -  0

М₃ – момент трения в сальнике. Для манжетного сальника, независимо от числа манжет

М₃ = 0,5  р d_с² h_м 

где h_м – высота манжеты;- коэффициент трения манжеты о шпиндель,  (0,05 + 0,08).

Домашнее задание №1

Расчет насосно- компрессорных труб на прочность.

Расчеты на прочность определяют допустимость использования данных труб по следующим параметрам: нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения; эквивалентному напряжению, возникающему в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузки; циклической переменной нагрузке; усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы.

1. Подобрать и рассчитать колонну НКТ dн по ГОСТ 633, необходимую для спуска технологического оборудования массойМ на глубинуL=Нскв(глубина скважины) .

- жидкость в скважине отсутствует;

- действует наружное избыточное давление Рн;

- действует внутреннее избыточное давление жидкости Рв.

- действуют циклические нагрузки с амплитудой напряжений симметричного

цикла (а)

2. Определить, возможно ли зависание труб в скважине при установке пакера на

глубине Нуст.

- определить прочность изогнутого участка в наиболее опасном сечении трубы.

3. Исходные данные к домашнему заданию приведены в таблице № 2 и приложении 1.